src/OpenGl/OpenGl_Workspace_Raytrace.cxx

   1 // Created on: 2013-08-27
   2 // Created by: Denis BOGOLEPOV
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   8 // the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
   9 // by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
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  11 // distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
  12 //
  13 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  14 // commercial license or contractual agreement.
  15
  16 #include <OpenGl_Workspace.hxx>
  17
  18 #include <NCollection_Mat4.hxx>
  19 #include <OpenGl_ArbFBO.hxx>
  20 #include <OpenGl_FrameBuffer.hxx>
  21 #include <OpenGl_PrimitiveArray.hxx>
  22 #include <OpenGl_Texture.hxx>
  23 #include <OpenGl_VertexBuffer.hxx>
  24 #include <OpenGl_View.hxx>
  25 #include <OSD_File.hxx>
  26 #include <OSD_Protection.hxx>
  27 #include <Standard_Assert.hxx>
  28
  29 using namespace OpenGl_Raytrace;
  30
  31 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
  32 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
  33
  34 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
  35   #include <OSD_Timer.hxx>
  36 #endif
  37
  38 // =======================================================================
  39 // function : MatVecMult
  40 // purpose  : Multiples 4x4 matrix by 4D vector
  41 // =======================================================================
  42 template<typename T>
  43 BVH_Vec4f MatVecMult (const T m[16], const BVH_Vec4f& v)
  44 {
  45   return BVH_Vec4f (
  46     static_cast<float> (m[ 0] * v.x() + m[ 4] * v.y() +
  47                         m[ 8] * v.z() + m[12] * v.w()),
  48     static_cast<float> (m[ 1] * v.x() + m[ 5] * v.y() +
  49                         m[ 9] * v.z() + m[13] * v.w()),
  50     static_cast<float> (m[ 2] * v.x() + m[ 6] * v.y() +
  51                         m[10] * v.z() + m[14] * v.w()),
  52     static_cast<float> (m[ 3] * v.x() + m[ 7] * v.y() +
  53                         m[11] * v.z() + m[15] * v.w()));
  54 }
  55
  56 // =======================================================================
  57 // function : UpdateRaytraceGeometry
  58 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray tracing
  59 // =======================================================================
  60 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceGeometry (GeomUpdateMode theMode)
  61 {
  62   if (myView.IsNull())
  63     return Standard_False;
  64
  65   // Note: In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for modifications
  66   // This is light-weight procedure performed for each frame
  67
  68   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
  69   {
  70      if (myLayersModificationStatus != myView->LayerList().ModificationState())
  71      {
  72         return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE);
  73      }
  74   }
  75   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
  76   {
  77     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
  78     myArrayToTrianglesMap.clear();
  79
  80     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
  81   }
  82
  83   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
  84   // This set is used to remove out-of-date records from the
  85   // hash map of structures
  86   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
  87
  88   // Set of all currently visible and "raytracable" primitive arrays.
  89   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
  90
  91   const OpenGl_LayerList& aList = myView->LayerList();
  92
  93   for (OpenGl_SequenceOfLayers::Iterator anLayerIt (aList.Layers()); anLayerIt.More(); anLayerIt.Next())
  94   {
  95     const OpenGl_PriorityList& aPriorityList = anLayerIt.Value().PriorityList();
  96
  97     if (aPriorityList.NbStructures() == 0)
  98       continue;
  99
 100     const OpenGl_ArrayOfStructure& aStructArray = aPriorityList.ArrayOfStructures();
 101
 102     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
 103     {
 104       OpenGl_SequenceOfStructure::Iterator aStructIt;
 105
 106       for (aStructIt.Init (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
 107       {
 108         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
 109
 110         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
 111         {
 112           if (CheckRaytraceStructure (aStructure))
 113           {
 114             return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE);
 115           }
 116         }
 117         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
 118         {
 119           if (!aStructure->IsRaytracable()
 120            || !aStructure->IsVisible())
 121             continue;
 122
 123           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->DrawGroups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
 124           {
 125             // OpenGL elements from group (extract primitives arrays)
 126             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
 127             {
 128               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
 129
 130               if (aPrimArray != NULL)
 131               {
 132                 // Collect all primitive arrays in scene.
 133                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
 134               }
 135             }
 136           }
 137         }
 138         else if (theMode == OpenGl_GUM_UPDATE)
 139         {
 140           if (!aStructure->IsRaytracable())
 141             continue;
 142
 143           AddRaytraceStructure (aStructure, anElements);
 144         }
 145       }
 146     }
 147   }
 148
 149   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
 150   {
 151     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 4>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
 152
 153     // Leave only unchanged objects in myRaytraceGeometry so only their transforms and materials will be updated
 154     // Objects which not in myArrayToTrianglesMap will be built from scratch.
 155     for (Standard_Integer anObjectIdx = 0; anObjectIdx < myRaytraceGeometry.Objects().Size(); ++anObjectIdx)
 156     {
 157       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
 158         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjectIdx).operator->());
 159
 160       // If primitive array of object not in "anArrays" set then it was hided or deleted.
 161       // If primitive array present in "anArrays" set but we don't have associated object yet, then
 162       // the object is new and still has to be built.
 163       if ((aTriangleSet != NULL) && ((anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID())) != anArrayIDs.end()))
 164       {
 165         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjectIdx));
 166
 167         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
 168       }
 169     }
 170
 171     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
 172
 173     return UpdateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_UPDATE);
 174   }
 175
 176   if (theMode == OpenGl_GUM_UPDATE)
 177   {
 178     // Actualize the hash map of structures -- remove out-of-date records
 179     std::map<const OpenGl_Structure*, Standard_Size>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
 180
 181     while (anIter != myStructureStates.end())
 182     {
 183       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
 184       {
 185         myStructureStates.erase (anIter++);
 186       }
 187       else
 188       {
 189         ++anIter;
 190       }
 191     }
 192
 193     // Actualize OpenGL layer list state
 194     myLayersModificationStatus = myView->LayerList().ModificationState();
 195
 196     // Rebuild bottom-level and high-level BVHs
 197     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
 198
 199     const Standard_ShortReal aMinRadius = Max (fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().x()), Max (
 200       fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().y()), fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().z())));
 201     const Standard_ShortReal aMaxRadius = Max (fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().x()), Max (
 202       fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().y()), fabs (myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().z())));
 203
 204     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * Max (aMinRadius, aMaxRadius);
 205
 206     const BVH_Vec4f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
 207
 208     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1e-6f, 1e-4f * sqrtf (
 209       aSize.x() * aSize.x() + aSize.y() * aSize.y() + aSize.z() * aSize.z()));
 210
 211     return UploadRaytraceData();
 212   }
 213
 214   return Standard_True;
 215 }
 216
 217 // =======================================================================
 218 // function : CheckRaytraceStructure
 219 // purpose  :  Checks to see if the structure is modified
 220 // =======================================================================
 221 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::CheckRaytraceStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
 222 {
 223   if (!theStructure->IsRaytracable())
 224   {
 225     // Checks to see if all ray-tracable elements were
 226     // removed from the structure
 227     if (theStructure->ModificationState() > 0)
 228     {
 229       theStructure->ResetModificationState();
 230       return Standard_True;
 231     }
 232
 233     return Standard_False;
 234   }
 235
 236   std::map<const OpenGl_Structure*, Standard_Size>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
 237
 238   if (aStructState != myStructureStates.end())
 239     return aStructState->second != theStructure->ModificationState();
 240
 241   return Standard_True;
 242 }
 243
 244 // =======================================================================
 245 // function : CreateMaterial
 246 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
 247 // =======================================================================
 248 void CreateMaterial (const OPENGL_SURF_PROP& theProp, OpenGl_RaytraceMaterial& theMaterial)
 249 {
 250   const float* aSrcAmb = theProp.isphysic ? theProp.ambcol.rgb : theProp.matcol.rgb;
 251   theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmb[0] * theProp.amb,
 252                                    aSrcAmb[1] * theProp.amb,
 253                                    aSrcAmb[2] * theProp.amb,
 254                                    1.0f);
 255
 256   const float* aSrcDif = theProp.isphysic ? theProp.difcol.rgb : theProp.matcol.rgb;
 257   theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDif[0] * theProp.diff,
 258                                    aSrcDif[1] * theProp.diff,
 259                                    aSrcDif[2] * theProp.diff,
 260                                    1.0f);
 261
 262   const float aDefSpecCol[4] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
 263   const float* aSrcSpe = theProp.isphysic ? theProp.speccol.rgb : aDefSpecCol;
 264   theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (aSrcSpe[0] * theProp.spec,
 265                                     aSrcSpe[1] * theProp.spec,
 266                                     aSrcSpe[2] * theProp.spec,
 267                                     theProp.shine);
 268
 269   const float* aSrcEms = theProp.isphysic ? theProp.emscol.rgb : theProp.matcol.rgb;
 270   theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEms[0] * theProp.emsv,
 271                                     aSrcEms[1] * theProp.emsv,
 272                                     aSrcEms[2] * theProp.emsv,
 273                                     1.0f);
 274
 275   // Note: Here we use sub-linear transparency function
 276   // to produce realistic-looking transparency effect
 277   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (powf (theProp.trans, 0.75f),
 278                                         1.f - theProp.trans,
 279                                         theProp.index == 0 ? 1.f : theProp.index,
 280                                         theProp.index == 0 ? 1.f : 1.f / theProp.index);
 281
 282   const float aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
 283                          Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
 284                               theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
 285
 286   const float aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
 287
 288   theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (theProp.speccol.rgb[0] * theProp.spec * aReflectionScale,
 289                                       theProp.speccol.rgb[1] * theProp.spec * aReflectionScale,
 290                                       theProp.speccol.rgb[2] * theProp.spec * aReflectionScale,
 291                                       0.f);
 292 }
 293
 294 // =======================================================================
 295 // function : AddRaytraceStructure
 296 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
 297 // =======================================================================
 298 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceStructure (const OpenGl_Structure* theStructure, std::set<const OpenGl_Structure*>& theElements)
 299 {
 300   theElements.insert (theStructure);
 301
 302   if (!theStructure->IsVisible())
 303   {
 304     myStructureStates[theStructure] = theStructure->ModificationState();
 305     return Standard_True;
 306   }
 307
 308   // Get structure material
 309   Standard_Integer aStructMatID = -1;
 310
 311   if (theStructure->AspectFace() != NULL)
 312   {
 313     aStructMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 314
 315     OpenGl_RaytraceMaterial aStructMaterial;
 316     CreateMaterial (theStructure->AspectFace()->IntFront(), aStructMaterial);
 317
 318     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aStructMaterial);
 319   }
 320
 321   Standard_ShortReal  aStructTransformArr[16];
 322   Standard_ShortReal* aStructTransform = NULL;
 323   if (theStructure->Transformation()->mat != NULL)
 324   {
 325     aStructTransform = aStructTransformArr;
 326     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
 327     {
 328       for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
 329       {
 330         aStructTransform[j * 4 + i] = theStructure->Transformation()->mat[i][j];
 331       }
 332     }
 333   }
 334
 335   AddRaytraceGroups (theStructure, aStructMatID, aStructTransform);
 336
 337   // Process all connected OpenGL structures
 338   for (OpenGl_ListOfStructure::Iterator anIts (theStructure->ConnectedStructures()); anIts.More(); anIts.Next())
 339   {
 340     if (anIts.Value()->IsRaytracable())
 341       AddRaytraceGroups (anIts.Value(), aStructMatID, aStructTransform);
 342   }
 343
 344   myStructureStates[theStructure] = theStructure->ModificationState();
 345   return Standard_True;
 346 }
 347
 348 // =======================================================================
 349 // function : AddRaytraceGroups
 350 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
 351 // =======================================================================
 352 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*   theStructure,
 353                                                       const Standard_Integer    theStructMatId,
 354                                                       const Standard_ShortReal* theTransform)
 355 {
 356   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->DrawGroups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
 357   {
 358     // Get group material
 359     Standard_Integer aGroupMatID = -1;
 360     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
 361     {
 362       aGroupMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 363
 364       OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
 365       CreateMaterial (aGroupIter.Value()->AspectFace()->IntFront(), aGroupMaterial);
 366
 367       myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aGroupMaterial);
 368     }
 369
 370     Standard_Integer aMatID = aGroupMatID < 0 ? theStructMatId : aGroupMatID;
 371
 372     if (aMatID < 0)
 373     {
 374       aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 375
 376       myRaytraceGeometry.Materials.push_back (OpenGl_RaytraceMaterial());
 377     }
 378
 379     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
 380     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
 381     {
 382       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
 383       if (anAspect != NULL)
 384       {
 385         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
 386
 387         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial;
 388         CreateMaterial (anAspect->IntFront(), aMaterial);
 389
 390         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
 391       }
 392       else
 393       {
 394         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
 395
 396         if (aPrimArray != NULL)
 397         {
 398           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
 399
 400           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
 401           {
 402             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
 403
 404             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
 405
 406             if (theTransform != NULL)
 407             {
 408               aTransform->SetTransform (*(reinterpret_cast<const BVH_Mat4f*> (theTransform)));
 409             }
 410
 411             aSet->SetProperties (aTransform);
 412
 413             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID )
 414             {
 415               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
 416             }
 417           }
 418           else
 419           {
 420             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 4> > aSet =
 421               AddRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
 422
 423             if (!aSet.IsNull())
 424             {
 425               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
 426
 427               if (theTransform != NULL)
 428               {
 429                 aTransform->SetTransform (*(reinterpret_cast<const BVH_Mat4f*> (theTransform)));
 430               }
 431
 432               aSet->SetProperties (aTransform);
 433
 434               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
 435             }
 436           }
 437         }
 438       }
 439     }
 440   }
 441
 442   return Standard_True;
 443 }
 444
 445 // =======================================================================
 446 // function : AddRaytracePrimitiveArray
 447 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
 448 // =======================================================================
 449 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_Workspace::AddRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
 450                                                                  Standard_Integer             theMatID,
 451                                                                  const Standard_ShortReal*    theTransform)
 452 {
 453   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
 454   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
 455   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
 456   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
 457   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
 458    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
 459   #else
 460    || theArray->DrawMode() > GL_TRIANGLE_FAN
 461   #endif
 462    || anAttribs.IsNull())
 463   {
 464     return NULL;
 465   }
 466
 467 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 468   switch (theArray->DrawMode())
 469   {
 470     case GL_TRIANGLES:      std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLES\n";      break;
 471     case GL_TRIANGLE_FAN:   std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLE_FAN\n";   break;
 472     case GL_TRIANGLE_STRIP: std::cout << "\tAdding GL_TRIANGLE_STRIP\n"; break;
 473   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
 474     case GL_QUADS:          std::cout << "\tAdding GL_QUADS\n";          break;
 475     case GL_QUAD_STRIP:     std::cout << "\tAdding GL_QUAD_STRIP\n";     break;
 476     case GL_POLYGON:        std::cout << "\tAdding GL_POLYGON\n";        break;
 477   #endif
 478   }
 479 #endif
 480
 481   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
 482   {
 483     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
 484     aSet->Normals .reserve (anAttribs->NbElements);
 485     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
 486     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
 487     {
 488       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
 489       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
 490       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
 491       {
 492         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
 493          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
 494         {
 495           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 496           {
 497             const Graphic3d_Vec3& aVert = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 498             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec4f (aVert.x(), aVert.y(), aVert.z(), 1.0f));
 499           }
 500         }
 501         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
 502         {
 503           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 504           {
 505             const Graphic3d_Vec2& aVert = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 506             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec4f (aVert.x(), aVert.y(), 0.0f, 1.0f));
 507           }
 508         }
 509       }
 510       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
 511       {
 512         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
 513          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
 514         {
 515           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 516           {
 517             const Graphic3d_Vec3& aNorm = *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3* >(anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
 518             aSet->Normals.push_back (BVH_Vec4f (aNorm.x(), aNorm.y(), aNorm.z(), 0.0f));
 519           }
 520         }
 521       }
 522     }
 523
 524     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
 525     {
 526       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
 527       {
 528         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec4f());
 529       }
 530     }
 531
 532     if (theTransform)
 533     {
 534       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
 535       {
 536         BVH_Vec4f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
 537         aVertex = MatVecMult (theTransform, aVertex);
 538       }
 539       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
 540       {
 541         BVH_Vec4f& aNorm = aSet->Normals[aVertIter];
 542         aNorm = MatVecMult (theTransform, aNorm);
 543       }
 544     }
 545
 546     if (!aBounds.IsNull())
 547     {
 548   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 549       std::cout << "\tNumber of bounds = " << aBounds->NbBounds << std::endl;
 550   #endif
 551
 552       Standard_Integer aBoundStart = 0;
 553       for (Standard_Integer aBound = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
 554       {
 555         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
 556
 557   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 558         std::cout << "\tAdding indices from bound " << aBound << ": " <<
 559                                       aBoundStart << " .. " << aVertNum << std::endl;
 560   #endif
 561
 562         if (!AddRaytraceVertexIndices (*aSet, *theArray, aBoundStart, aVertNum, theMatID))
 563         {
 564           delete aSet;
 565           return NULL;
 566         }
 567
 568         aBoundStart += aVertNum;
 569       }
 570     }
 571     else
 572     {
 573       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
 574
 575   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 576         std::cout << "\tAdding indices from array: " << aVertNum << std::endl;
 577   #endif
 578
 579       if (!AddRaytraceVertexIndices (*aSet, *theArray, 0, aVertNum, theMatID))
 580       {
 581         delete aSet;
 582         return NULL;
 583       }
 584     }
 585   }
 586
 587   if (aSet->Size() != 0)
 588     aSet->MarkDirty();
 589
 590   return aSet;
 591 }
 592
 593 // =======================================================================
 594 // function : AddRaytraceVertexIndices
 595 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
 596 // =======================================================================
 597 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&          theSet,
 598                                                              const OpenGl_PrimitiveArray& theArray,
 599                                                              Standard_Integer             theOffset,
 600                                                              Standard_Integer             theCount,
 601                                                              Standard_Integer             theMatID)
 602 {
 603   switch (theArray.DrawMode())
 604   {
 605     case GL_TRIANGLES:      return AddRaytraceTriangleArray        (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 606     case GL_TRIANGLE_FAN:   return AddRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 607     case GL_TRIANGLE_STRIP: return AddRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 608   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
 609     case GL_QUADS:          return AddRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 610     case GL_QUAD_STRIP:     return AddRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 611     case GL_POLYGON:        return AddRaytracePolygonArray         (theSet, theArray.Indices(), theOffset, theCount, theMatID);
 612   #endif
 613   }
 614   return Standard_False;
 615 }
 616
 617 // =======================================================================
 618 // function : AddRaytraceTriangleArray
 619 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
 620 // =======================================================================
 621 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 622                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 623                                                              Standard_Integer                     theOffset,
 624                                                              Standard_Integer                     theCount,
 625                                                              Standard_Integer                     theMatID)
 626 {
 627   if (theCount < 3)
 628     return Standard_True;
 629
 630   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
 631
 632   if (!theIndices.IsNull())
 633   {
 634     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
 635     {
 636       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 637                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 638                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 639                                             theMatID));
 640     }
 641   }
 642   else
 643   {
 644     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
 645     {
 646       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
 647                                             theMatID));
 648     }
 649   }
 650
 651   return Standard_True;
 652 }
 653
 654 // =======================================================================
 655 // function : AddRaytraceTriangleFanArray
 656 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
 657 // =======================================================================
 658 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 659                                                                 const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 660                                                                 Standard_Integer                     theOffset,
 661                                                                 Standard_Integer                     theCount,
 662                                                                 Standard_Integer                     theMatID)
 663 {
 664   if (theCount < 3)
 665     return Standard_True;
 666
 667   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 668
 669   if (!theIndices.IsNull())
 670   {
 671     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 672     {
 673       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
 674                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 675                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 676                                             theMatID));
 677     }
 678   }
 679   else
 680   {
 681     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 682     {
 683       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
 684                                             aVert + 1,
 685                                             aVert + 2,
 686                                             theMatID));
 687     }
 688   }
 689
 690   return Standard_True;
 691 }
 692
 693 // =======================================================================
 694 // function : AddRaytraceTriangleStripArray
 695 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
 696 // =======================================================================
 697 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 698                                                                   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 699                                                                   Standard_Integer                     theOffset,
 700                                                                   Standard_Integer                     theCount,
 701                                                                   Standard_Integer                     theMatID)
 702 {
 703   if (theCount < 3)
 704     return Standard_True;
 705
 706   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 707
 708   if (!theIndices.IsNull())
 709   {
 710     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
 711     {
 712       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + aCW ? 1 : 0),
 713                                             theIndices->Index (aVert + aCW ? 0 : 1),
 714                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 715                                             theMatID));
 716     }
 717   }
 718   else
 719   {
 720     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
 721     {
 722       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + aCW ? 1 : 0,
 723                                             aVert + aCW ? 0 : 1,
 724                                             aVert + 2,
 725                                             theMatID));
 726     }
 727   }
 728
 729   return Standard_True;
 730 }
 731
 732 // =======================================================================
 733 // function : AddRaytraceQuadrangleArray
 734 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
 735 // =======================================================================
 736 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 737                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 738                                                                Standard_Integer                     theOffset,
 739                                                                Standard_Integer                     theCount,
 740                                                                Standard_Integer                     theMatID)
 741 {
 742   if (theCount < 4)
 743     return Standard_True;
 744
 745   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
 746
 747   if (!theIndices.IsNull())
 748   {
 749     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
 750     {
 751       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 752                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 753                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 754                                             theMatID));
 755       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 756                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 757                                             theIndices->Index (aVert + 3),
 758                                             theMatID));
 759     }
 760   }
 761   else
 762   {
 763     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
 764     {
 765       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
 766                                             theMatID));
 767       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
 768                                             theMatID));
 769     }
 770   }
 771
 772   return Standard_True;
 773 }
 774
 775 // =======================================================================
 776 // function : AddRaytraceQuadrangleStripArray
 777 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
 778 // =======================================================================
 779 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 780                                                                     const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 781                                                                     Standard_Integer                     theOffset,
 782                                                                     Standard_Integer                     theCount,
 783                                                                     Standard_Integer                     theMatID)
 784 {
 785   if (theCount < 4)
 786     return Standard_True;
 787
 788   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
 789
 790   if (!theIndices.IsNull())
 791   {
 792     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
 793     {
 794       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
 795                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 796                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 797                                             theMatID));
 798
 799       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
 800                                             theIndices->Index (aVert + 3),
 801                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 802                                             theMatID));
 803     }
 804   }
 805   else
 806   {
 807     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
 808     {
 809       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
 810                                             aVert + 1,
 811                                             aVert + 2,
 812                                             theMatID));
 813
 814       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
 815                                             aVert + 3,
 816                                             aVert + 2,
 817                                             theMatID));
 818     }
 819   }
 820
 821   return Standard_True;
 822 }
 823
 824 // =======================================================================
 825 // function : AddRaytracePolygonArray
 826 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
 827 // =======================================================================
 828 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::AddRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
 829                                                             const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices,
 830                                                             Standard_Integer                     theOffset,
 831                                                             Standard_Integer                     theCount,
 832                                                             Standard_Integer                     theMatID)
 833 {
 834   if (theCount < 3)
 835     return Standard_True;
 836
 837   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
 838
 839   if (!theIndices.IsNull())
 840   {
 841     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 842     {
 843       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
 844                                             theIndices->Index (aVert + 1),
 845                                             theIndices->Index (aVert + 2),
 846                                             theMatID));
 847     }
 848   }
 849   else
 850   {
 851     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
 852     {
 853       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
 854                                             aVert + 1,
 855                                             aVert + 2,
 856                                             theMatID));
 857     }
 858   }
 859
 860   return Standard_True;
 861 }
 862
 863 // =======================================================================
 864 // function : UpdateRaytraceLightSources
 865 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
 866 // =======================================================================
 867 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceLightSources (const GLdouble theInvModelView[16])
 868 {
 869   myRaytraceGeometry.Sources.clear();
 870
 871   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
 872
 873   for (OpenGl_ListOfLight::Iterator anItl (myView->LightList()); anItl.More(); anItl.Next())
 874   {
 875     const OpenGl_Light& aLight = anItl.Value();
 876
 877     if (aLight.Type == Visual3d_TOLS_AMBIENT)
 878     {
 879       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r(),
 880                                                aLight.Color.g(),
 881                                                aLight.Color.b(),
 882                                                0.0f);
 883       continue;
 884     }
 885
 886     BVH_Vec4f aDiffuse  (aLight.Color.r(),
 887                          aLight.Color.g(),
 888                          aLight.Color.b(),
 889                          1.0f);
 890
 891     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
 892                          -aLight.Direction.y(),
 893                          -aLight.Direction.z(),
 894                          0.0f);
 895
 896     if (aLight.Type != Visual3d_TOLS_DIRECTIONAL)
 897     {
 898       aPosition = BVH_Vec4f (aLight.Position.x(),
 899                              aLight.Position.y(),
 900                              aLight.Position.z(),
 901                              1.0f);
 902     }
 903
 904     if (aLight.IsHeadlight)
 905       aPosition = MatVecMult (theInvModelView, aPosition);
 906
 907
 908     myRaytraceGeometry.Sources.push_back (OpenGl_RaytraceLight (aDiffuse, aPosition));
 909   }
 910
 911   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull())  // create light source buffer
 912   {
 913     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
 914
 915     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Create (myGlContext))
 916     {
 917 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 918       std::cout << "Error: Failed to create light source buffer" << std::endl;
 919 #endif
 920       return Standard_False;
 921     }
 922   }
 923
 924   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0)
 925   {
 926     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
 927     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
 928     {
 929 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
 930       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
 931 #endif
 932       return Standard_False;
 933     }
 934   }
 935
 936   return Standard_True;
 937 }
 938
 939 // =======================================================================
 940 // function : UpdateRaytraceEnvironmentMap
 941 // purpose  : Updates environment map for ray-tracing
 942 // =======================================================================
 943 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UpdateRaytraceEnvironmentMap()
 944 {
 945   if (myView.IsNull())
 946     return Standard_False;
 947
 948   if (myViewModificationStatus == myView->ModificationState())
 949     return Standard_True;
 950
 951   for (Standard_Integer anIdx = 0; anIdx < 2; ++anIdx)
 952   {
 953     const Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aProgram =
 954       anIdx == 0 ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
 955
 956     if (!aProgram.IsNull())
 957     {
 958       myGlContext->BindProgram (aProgram);
 959
 960       if (!myView->TextureEnv().IsNull() && myView->SurfaceDetail() != Visual3d_TOD_NONE)
 961       {
 962         myView->TextureEnv()->Bind (
 963           myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
 964
 965         aProgram->SetUniform (myGlContext,
 966           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uEnvironmentEnable], 1);
 967       }
 968       else
 969       {
 970         aProgram->SetUniform (myGlContext,
 971           myUniformLocations[anIdx][OpenGl_RT_uEnvironmentEnable], 0);
 972       }
 973     }
 974   }
 975
 976   myGlContext->BindProgram (NULL);
 977   myViewModificationStatus = myView->ModificationState();
 978   return Standard_True;
 979 }
 980
 981 // =======================================================================
 982 // function : Source
 983 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
 984 // =======================================================================
 985 TCollection_AsciiString OpenGl_Workspace::ShaderSource::Source() const
 986 {
 987   static const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
 988
 989   if (myPrefix.IsEmpty())
 990   {
 991     return aVersion + "\n" + mySource;
 992   }
 993
 994   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
 995 }
 996
 997 // =======================================================================
 998 // function : Load
 999 // purpose  : Loads shader source from specified files
1000 // =======================================================================
1001 void OpenGl_Workspace::ShaderSource::Load (
1002   const TCollection_AsciiString* theFileNames, const Standard_Integer theCount)
1003 {
1004   mySource.Clear();
1005
1006   for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < theCount; ++anIndex)
1007   {
1008     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1009
1010     Standard_ASSERT_RETURN (aFile.Exists(),
1011       "Error: Failed to find shader source file", /* none */);
1012
1013     aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1014
1015     TCollection_AsciiString aSource;
1016
1017     Standard_ASSERT_RETURN (aFile.IsOpen(),
1018       "Error: Failed to open shader source file", /* none */);
1019
1020     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1021
1022     if (!aSource.IsEmpty())
1023     {
1024       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1025     }
1026
1027     aFile.Close();
1028   }
1029 }
1030
1031 // =======================================================================
1032 // function : LoadShader
1033 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1034 // =======================================================================
1035 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_Workspace::LoadShader (const ShaderSource& theSource, GLenum theType)
1036 {
1037   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1038
1039   if (!aShader->Create (myGlContext))
1040   {
1041     const TCollection_ExtendedString aMessage = "Error: Failed to create shader object";
1042
1043     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1044       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1045
1046     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1047
1048     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1049   }
1050
1051   if (!aShader->LoadSource (myGlContext, theSource.Source()))
1052   {
1053     const TCollection_ExtendedString aMessage = "Error: Failed to set shader source";
1054
1055     myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1056       GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1057
1058     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1059
1060     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1061   }
1062
1063   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1064
1065   if (!aShader->Compile (myGlContext))
1066   {
1067     if (aShader->FetchInfoLog (myGlContext, aBuildLog))
1068     {
1069       const TCollection_ExtendedString aMessage =
1070         TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile shader object:\n") + aBuildLog;
1071
1072 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1073       std::cout << aBuildLog << std::endl;
1074 #endif
1075
1076       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1077         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1078     }
1079
1080     aShader->Release (myGlContext.operator->());
1081
1082     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1083   }
1084
1085 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1086   if (aShader->FetchInfoLog (myGlContext, aBuildLog))
1087   {
1088     if (!aBuildLog.IsEmpty())
1089     {
1090       std::cout << aBuildLog << std::endl;
1091     }
1092     else
1093     {
1094       std::cout << "Info: shader build log is empty" << std::endl;
1095     }
1096   }
1097 #endif
1098
1099   return aShader;
1100 }
1101
1102 // =======================================================================
1103 // function : SafeFailBack
1104 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1105 // =======================================================================
1106 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::SafeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage)
1107 {
1108   myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1109     GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, theMessage);
1110
1111   myComputeInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1112
1113   ReleaseRaytraceResources();
1114
1115   return Standard_False;
1116 }
1117
1118 // =======================================================================
1119 // function : InitRaytraceResources
1120 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1121 // =======================================================================
1122 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::InitRaytraceResources (const Graphic3d_CView& theCView)
1123 {
1124   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1125
1126   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1127   {
1128     if (!myIsRaytraceDataValid)
1129       return Standard_True;
1130
1131     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1132       myRaytraceGeometry.HighLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BottomLevelTreeDepth();
1133
1134     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1135     {
1136       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1137
1138       aToRebuildShaders = Standard_True;
1139     }
1140     else
1141     {
1142       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1143       {
1144         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1145         {
1146           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1147           aToRebuildShaders = Standard_True;
1148         }
1149       }
1150     }
1151
1152     if (theCView.RenderParams.RaytracingDepth != myRaytraceParameters.TraceDepth)
1153     {
1154       myRaytraceParameters.TraceDepth = theCView.RenderParams.RaytracingDepth;
1155       aToRebuildShaders = Standard_True;
1156     }
1157
1158     if (theCView.RenderParams.IsTransparentShadowEnabled != myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1159     {
1160       myRaytraceParameters.TransparentShadows = theCView.RenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1161       aToRebuildShaders = Standard_True;
1162     }
1163
1164     if (aToRebuildShaders)
1165     {
1166 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1167       std::cout << "Info: Rebuild shaders with stack size: " << myRaytraceParameters.StackSize << std::endl;
1168 #endif
1169
1170       // Change state to force update all uniforms
1171       ++myViewModificationStatus;
1172
1173       TCollection_AsciiString aPrefixString =
1174         TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1175         TCollection_AsciiString ("#define TRACE_DEPTH ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.TraceDepth);
1176
1177       if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1178       {
1179         aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1180       }
1181
1182 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1183       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1184 #endif
1185
1186       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1187       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1188
1189       if (!myRaytraceShader->LoadSource (myGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1190        || !myPostFSAAShader->LoadSource (myGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source()))
1191       {
1192         return Standard_False;
1193       }
1194
1195       if (!myRaytraceShader->Compile (myGlContext)
1196        || !myPostFSAAShader->Compile (myGlContext))
1197       {
1198         return Standard_False;
1199       }
1200
1201       myRaytraceProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1202       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1203       if (!myRaytraceProgram->Link (myGlContext)
1204        || !myPostFSAAProgram->Link (myGlContext))
1205       {
1206         return Standard_False;
1207       }
1208     }
1209   }
1210
1211   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1212   {
1213     if (!myGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1214     {
1215       const TCollection_ExtendedString aMessage = "Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher";
1216
1217       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1218         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1219
1220       return Standard_False;
1221     }
1222
1223     myRaytraceParameters.TraceDepth = theCView.RenderParams.RaytracingDepth;
1224
1225     TCollection_AsciiString aFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1226
1227     if (aFolder.IsEmpty())
1228     {
1229       const TCollection_ExtendedString aMessage = "Failed to locate shaders directory";
1230
1231       myGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION_ARB,
1232         GL_DEBUG_TYPE_ERROR_ARB, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH_ARB, aMessage);
1233
1234       return Standard_False;
1235     }
1236
1237     if (myIsRaytraceDataValid)
1238     {
1239       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1240         myRaytraceGeometry.HighLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BottomLevelTreeDepth());
1241     }
1242
1243     TCollection_AsciiString aPrefixString =
1244       TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1245       TCollection_AsciiString ("#define TRACE_DEPTH ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.TraceDepth);
1246
1247     if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1248     {
1249       aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1250     }
1251
1252 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1253     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1254 #endif
1255
1256     {
1257       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = LoadShader (
1258         ShaderSource (aFolder + "/RaytraceBase.vs"), GL_VERTEX_SHADER);
1259
1260       if (aBasicVertShader.IsNull())
1261       {
1262         return SafeFailBack ("Failed to set vertex shader source");
1263       }
1264
1265       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs", aFolder + "/RaytraceRender.fs" };
1266
1267       myRaytraceShaderSource.Load (aFiles, 2);
1268
1269       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1270
1271       myRaytraceShader = LoadShader (myRaytraceShaderSource, GL_FRAGMENT_SHADER);
1272
1273       if (myRaytraceShader.IsNull())
1274       {
1275         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1276
1277         return SafeFailBack ("Failed to set ray-trace fragment shader source");
1278       }
1279
1280       myRaytraceProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1281
1282       if (!myRaytraceProgram->Create (myGlContext))
1283       {
1284         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1285
1286         return SafeFailBack ("Failed to create ray-trace shader program");
1287       }
1288
1289       if (!myRaytraceProgram->AttachShader (myGlContext, aBasicVertShader)
1290        || !myRaytraceProgram->AttachShader (myGlContext, myRaytraceShader))
1291       {
1292         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1293
1294         return SafeFailBack ("Failed to attach ray-trace shader objects");
1295       }
1296
1297       myRaytraceProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1298       if (!myRaytraceProgram->Link (myGlContext))
1299       {
1300         TCollection_AsciiString aLinkLog;
1301
1302         if (myRaytraceProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog))
1303         {
1304   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1305           std::cout << aLinkLog << std::endl;
1306   #endif
1307         }
1308
1309         return SafeFailBack ("Failed to link ray-trace shader program");
1310       }
1311     }
1312
1313     {
1314       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = LoadShader (
1315         ShaderSource (aFolder + "/RaytraceBase.vs"), GL_VERTEX_SHADER);
1316
1317       if (aBasicVertShader.IsNull())
1318       {
1319         return SafeFailBack ("Failed to set vertex shader source");
1320       }
1321
1322       TCollection_AsciiString aFiles[] = { aFolder + "/RaytraceBase.fs", aFolder + "/RaytraceSmooth.fs" };
1323
1324       myPostFSAAShaderSource.Load (aFiles, 2);
1325
1326       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1327
1328       myPostFSAAShader = LoadShader (myPostFSAAShaderSource, GL_FRAGMENT_SHADER);
1329
1330       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1331       {
1332         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1333
1334         return SafeFailBack ("Failed to set FSAA fragment shader source");
1335       }
1336
1337       myPostFSAAProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1338
1339       if (!myPostFSAAProgram->Create (myGlContext))
1340       {
1341         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1342
1343         return SafeFailBack ("Failed to create FSAA shader program");
1344       }
1345
1346       if (!myPostFSAAProgram->AttachShader (myGlContext, aBasicVertShader)
1347        || !myPostFSAAProgram->AttachShader (myGlContext, myPostFSAAShader))
1348       {
1349         aBasicVertShader->Release (myGlContext.operator->());
1350
1351         return SafeFailBack ("Failed to attach FSAA shader objects");
1352       }
1353
1354       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (myGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1355       if (!myPostFSAAProgram->Link (myGlContext))
1356       {
1357         TCollection_AsciiString aLinkLog;
1358
1359         if (myPostFSAAProgram->FetchInfoLog (myGlContext, aLinkLog))
1360         {
1361   #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1362           std::cout << aLinkLog << std::endl;
1363   #endif
1364         }
1365
1366         return SafeFailBack ("Failed to link FSAA shader program");
1367       }
1368     }
1369   }
1370
1371   if (myComputeInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1372   {
1373     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1374     {
1375       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1376         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1377
1378       myGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1379
1380       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1381         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1382       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1383         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1384       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1385         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1386       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1387         "uObjectMinPointTexture", OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
1388       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1389         "uObjectMaxPointTexture", OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
1390       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1391         "uObjectNodeInfoTexture", OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
1392       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1393         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1394       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1395         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1396       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1397         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1398       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1399         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1400       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1401         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1402       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1403         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1404       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1405         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1406
1407       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1408         "uOpenGlColorTexture", OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
1409       aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1410         "uOpenGlDepthTexture", OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
1411
1412       if (anIndex == 1)
1413       {
1414         aShaderProgram->SetSampler (myGlContext,
1415           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
1416       }
1417
1418       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1419         aShaderProgram->GetAttributeLocation (myGlContext, "occVertex");
1420
1421       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1422         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginLB");
1423       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1424         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginRB");
1425       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1426         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginLT");
1427       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1428         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOriginRT");
1429       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1430         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectLB");
1431       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1432         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectRB");
1433       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1434         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectLT");
1435       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1436         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uDirectRT");
1437       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uInvModelProj] =
1438         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uInvModelProj");
1439
1440       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1441         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uLightCount");
1442       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1443         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uGlobalAmbient");
1444
1445       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1446         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSceneRadius");
1447       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1448         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSceneEpsilon");
1449
1450       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadEnabled] =
1451         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uShadowsEnable");
1452       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflEnabled] =
1453         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uReflectionsEnable");
1454
1455       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1456         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOffsetX");
1457       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1458         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uOffsetY");
1459       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1460         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uSamples");
1461
1462       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uEnvironmentEnable] =
1463         aShaderProgram->GetUniformLocation (myGlContext, "uEnvironmentEnable");
1464     }
1465
1466     myGlContext->BindProgram (NULL);
1467   }
1468
1469   if (myComputeInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1470   {
1471     return myComputeInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1472   }
1473
1474   if (myRaytraceFBO1.IsNull())
1475   {
1476     myRaytraceFBO1 = new OpenGl_FrameBuffer;
1477   }
1478
1479   if (myRaytraceFBO2.IsNull())
1480   {
1481     myRaytraceFBO2 = new OpenGl_FrameBuffer;
1482   }
1483
1484   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1485                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1486                                  1.f,  1.f,  0.f,
1487                                  1.f,  1.f,  0.f,
1488                                  1.f, -1.f,  0.f,
1489                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1490
1491   myRaytraceScreenQuad.Init (myGlContext, 3, 6, aVertices);
1492
1493   myComputeInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1494
1495   return Standard_True;
1496 }
1497
1498 // =======================================================================
1499 // function : NullifyResource
1500 // purpose  :
1501 // =======================================================================
1502 inline void NullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theContext,
1503                              Handle(OpenGl_Resource)&      theResource)
1504 {
1505   if (!theResource.IsNull())
1506   {
1507     theResource->Release (theContext.operator->());
1508     theResource.Nullify();
1509   }
1510 }
1511
1512 // =======================================================================
1513 // function : ReleaseRaytraceResources
1514 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1515 // =======================================================================
1516 void OpenGl_Workspace::ReleaseRaytraceResources()
1517 {
1518   NullifyResource (myGlContext, myOpenGlFBO);
1519   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceFBO1);
1520   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceFBO2);
1521
1522   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceShader);
1523   NullifyResource (myGlContext, myPostFSAAShader);
1524
1525   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceProgram);
1526   NullifyResource (myGlContext, myPostFSAAProgram);
1527
1528   NullifyResource (myGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1529   NullifyResource (myGlContext, mySceneMinPointTexture);
1530   NullifyResource (myGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1531
1532   NullifyResource (myGlContext, myObjectNodeInfoTexture);
1533   NullifyResource (myGlContext, myObjectMinPointTexture);
1534   NullifyResource (myGlContext, myObjectMaxPointTexture);
1535
1536   NullifyResource (myGlContext, myGeometryVertexTexture);
1537   NullifyResource (myGlContext, myGeometryNormalTexture);
1538   NullifyResource (myGlContext, myGeometryTriangTexture);
1539   NullifyResource (myGlContext, mySceneTransformTexture);
1540
1541   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1542   NullifyResource (myGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1543
1544   if (myRaytraceScreenQuad.IsValid())
1545     myRaytraceScreenQuad.Release (myGlContext.operator->());
1546 }
1547
1548 // =======================================================================
1549 // function : UploadRaytraceData
1550 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
1551 // =======================================================================
1552 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::UploadRaytraceData()
1553 {
1554   if (!myGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1555   {
1556 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1557     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
1558 #endif
1559     return Standard_False;
1560   }
1561
1562   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1563   // Create OpenGL texture buffers
1564
1565   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull())  // create hight-level BVH buffers
1566   {
1567     mySceneNodeInfoTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1568     mySceneMinPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1569     mySceneMaxPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1570     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1571
1572     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create (myGlContext)
1573      || !mySceneMinPointTexture->Create (myGlContext)
1574      || !mySceneMaxPointTexture->Create (myGlContext)
1575      || !mySceneTransformTexture->Create (myGlContext))
1576     {
1577 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1578       std::cout << "Error: Failed to create buffers for high-level scene BVH" << std::endl;
1579 #endif
1580       return Standard_False;
1581     }
1582   }
1583
1584   if (myObjectNodeInfoTexture.IsNull())  // create bottom-level BVH buffers
1585   {
1586     myObjectNodeInfoTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1587     myObjectMinPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1588     myObjectMaxPointTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1589
1590     if (!myObjectNodeInfoTexture->Create (myGlContext)
1591       || !myObjectMinPointTexture->Create (myGlContext)
1592       || !myObjectMaxPointTexture->Create (myGlContext))
1593     {
1594 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1595       std::cout << "Error: Failed to create buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
1596 #endif
1597       return Standard_False;
1598     }
1599   }
1600
1601   if (myGeometryVertexTexture.IsNull())  // create geometry buffers
1602   {
1603     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1604     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1605     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1606
1607     if (!myGeometryVertexTexture->Create (myGlContext)
1608       || !myGeometryNormalTexture->Create (myGlContext)
1609       || !myGeometryTriangTexture->Create (myGlContext))
1610     {
1611 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1612       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
1613 #endif
1614       return Standard_False;
1615     }
1616   }
1617
1618   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull())  // create material buffer
1619   {
1620     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
1621
1622     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (myGlContext))
1623     {
1624 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1625       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
1626 #endif
1627       return Standard_False;
1628     }
1629   }
1630
1631   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1632   // Write top-level BVH buffers
1633
1634   const NCollection_Handle<BVH_Tree<Standard_ShortReal, 4> >& aBVH = myRaytraceGeometry.BVH();
1635
1636   bool aResult = true;
1637   if (!aBVH->NodeInfoBuffer().empty())
1638   {
1639     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aBVH->NodeInfoBuffer().size()),
1640                                              reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
1641     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aBVH->MinPointBuffer().size()),
1642                                              reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
1643     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aBVH->MaxPointBuffer().size()),
1644                                              reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
1645   }
1646   if (!aResult)
1647   {
1648 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1649     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for high-level scene BVH" << std::endl;
1650 #endif
1651     return Standard_False;
1652   }
1653
1654   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1655   // Write transform buffer
1656
1657   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
1658   BVH_Mat4f anIdentity;
1659
1660   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1661   {
1662     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1663       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1664
1665     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform =
1666       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
1667
1668     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
1669       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
1670
1671     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
1672
1673   }
1674
1675   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (myGlContext, 4,
1676     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
1677
1678   delete[] aNodeTransforms;
1679
1680   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
1681   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
1682
1683   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
1684   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
1685   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
1686
1687   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
1688   {
1689     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1690       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
1691
1692     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1693       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1694
1695     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
1696     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
1697
1698     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->BVH().IsNull(),
1699       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
1700
1701     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size();
1702   }
1703
1704   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
1705   {
1706     aResult &= myObjectNodeInfoTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
1707     aResult &= myObjectMinPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1708     aResult &= myObjectMaxPointTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1709   }
1710
1711   if (!aResult)
1712   {
1713 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1714     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
1715 #endif
1716     return Standard_False;
1717   }
1718
1719   if (aTotalElementsNb != 0)
1720   {
1721     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
1722   }
1723
1724   if (aTotalVerticesNb != 0)
1725   {
1726     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1727     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
1728   }
1729
1730   if (!aResult)
1731   {
1732 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1733     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
1734 #endif
1735     return Standard_False;
1736   }
1737
1738   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
1739   {
1740     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
1741       continue;
1742
1743     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
1744
1745     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
1746       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
1747
1748     const Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
1749
1750     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1751       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
1752
1753     const size_t aBVHBuffserSize = aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size();
1754
1755     if (aBVHBuffserSize != 0)
1756     {
1757       aResult &= myObjectNodeInfoTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, GLsizei (aBVHBuffserSize),
1758                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().front()));
1759       aResult &= myObjectMinPointTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, GLsizei (aBVHBuffserSize),
1760                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->BVH()->MinPointBuffer().front()));
1761       aResult &= myObjectMaxPointTexture->SubData (myGlContext, aBVHOffset, GLsizei (aBVHBuffserSize),
1762                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->BVH()->MaxPointBuffer().front()));
1763       if (!aResult)
1764       {
1765 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1766         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
1767 #endif
1768         return Standard_False;
1769       }
1770     }
1771
1772     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
1773
1774     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1775       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
1776
1777     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
1778     {
1779       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()),
1780                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
1781       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (myGlContext, aVerticesOffset, GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()),
1782                                                    reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
1783     }
1784
1785     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
1786
1787     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
1788       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
1789
1790     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
1791     {
1792       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (myGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
1793                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
1794     }
1795
1796     if (!aResult)
1797     {
1798 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1799       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
1800 #endif
1801       return Standard_False;
1802     }
1803   }
1804
1805   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
1806   {
1807     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed();
1808     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (myGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 7), aDataPtr);
1809     if (!aResult)
1810     {
1811 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1812       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
1813 #endif
1814       return Standard_False;
1815     }
1816   }
1817
1818   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
1819
1820 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1821
1822   Standard_ShortReal aMemUsed = 0.f;
1823
1824   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
1825   {
1826     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
1827       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIdx).operator->());
1828
1829     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1830       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1831     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1832       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1833     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1834       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1835
1836     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1837       aTriangleSet->BVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1838     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1839       aTriangleSet->BVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1840     aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1841       aTriangleSet->BVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1842   }
1843
1844   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1845     myRaytraceGeometry.BVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
1846   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1847     myRaytraceGeometry.BVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1848   aMemUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
1849     myRaytraceGeometry.BVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4f));
1850
1851   std::cout << "GPU Memory Used (MB): ~" << aMemUsed / 1048576 << std::endl;
1852
1853 #endif
1854
1855   return aResult;
1856 }
1857
1858 // =======================================================================
1859 // function : ResizeRaytraceBuffers
1860 // purpose  : Resizes OpenGL frame buffers
1861 // =======================================================================
1862 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::ResizeRaytraceBuffers (const Standard_Integer theSizeX,
1863                                                           const Standard_Integer theSizeY)
1864 {
1865   if (myRaytraceFBO1->GetVPSizeX() != theSizeX
1866    || myRaytraceFBO1->GetVPSizeY() != theSizeY)
1867   {
1868     myRaytraceFBO1->Init (myGlContext, theSizeX, theSizeY);
1869     myRaytraceFBO2->Init (myGlContext, theSizeX, theSizeY);
1870   }
1871
1872   return Standard_True;
1873 }
1874
1875 // =======================================================================
1876 // function : UpdateCamera
1877 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
1878 // =======================================================================
1879 void OpenGl_Workspace::UpdateCamera (const NCollection_Mat4<GLdouble>& theOrientation,
1880                                      const NCollection_Mat4<GLdouble>& theViewMapping,
1881                                      OpenGl_Vec3                       theOrigins[4],
1882                                      OpenGl_Vec3                       theDirects[4],
1883                                      NCollection_Mat4<GLdouble>&       theInvModelProj)
1884 {
1885   // compute inverse model-view-projection matrix
1886   (theViewMapping * theOrientation).Inverted (theInvModelProj);
1887
1888   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
1889   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
1890
1891   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
1892   {
1893     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
1894     {
1895       OpenGl_Vec4d aOrigin (GLdouble(aX),
1896                             GLdouble(aY),
1897                            -1.0,
1898                             1.0);
1899
1900       aOrigin = theInvModelProj * aOrigin;
1901
1902       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
1903       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
1904       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
1905
1906       OpenGl_Vec4d aDirect (GLdouble(aX),
1907                             GLdouble(aY),
1908                             1.0,
1909                             1.0);
1910
1911       aDirect = theInvModelProj * aDirect;
1912
1913       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
1914       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
1915       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
1916
1917       aDirect = aDirect - aOrigin;
1918
1919       GLdouble aInvLen = 1.0 / sqrt (aDirect.x() * aDirect.x() +
1920                                      aDirect.y() * aDirect.y() +
1921                                      aDirect.z() * aDirect.z());
1922
1923       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
1924                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
1925                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
1926
1927       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x() * aInvLen),
1928                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y() * aInvLen),
1929                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z() * aInvLen));
1930     }
1931   }
1932 }
1933
1934 // =======================================================================
1935 // function : RunRaytraceShaders
1936 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
1937 // =======================================================================
1938 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::RunRaytraceShaders (const Graphic3d_CView& theCView,
1939                                                        const Standard_Integer theSizeX,
1940                                                        const Standard_Integer theSizeY,
1941                                                        const OpenGl_Vec3      theOrigins[4],
1942                                                        const OpenGl_Vec3      theDirects[4],
1943                                                        const OpenGl_Matrix&   theInvModelProj,
1944                                                        OpenGl_FrameBuffer*    theFrameBuffer)
1945 {
1946   mySceneMinPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1947   mySceneMaxPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1948   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1949   myObjectMinPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
1950   myObjectMaxPointTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
1951   myObjectNodeInfoTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
1952   myGeometryVertexTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1953   myGeometryNormalTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1954   myGeometryTriangTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1955   mySceneTransformTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1956   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1957   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1958
1959   myOpenGlFBO->ColorTexture()->Bind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
1960   myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
1961
1962   if (theCView.RenderParams.IsAntialiasingEnabled) // render source image to FBO
1963   {
1964     myRaytraceFBO1->BindBuffer (myGlContext);
1965
1966     glDisable (GL_BLEND);
1967   }
1968
1969   myGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
1970
1971   Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
1972     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
1973
1974   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1975     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginLB], theOrigins[0]);
1976   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1977     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginRB], theOrigins[1]);
1978   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1979     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginLT], theOrigins[2]);
1980   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1981     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOriginRT], theOrigins[3]);
1982   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1983     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectLB], theDirects[0]);
1984   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1985     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectRB], theDirects[1]);
1986   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1987     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectLT], theDirects[2]);
1988   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1989     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uDirectRT], theDirects[3]);
1990   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1991     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uInvModelProj], theInvModelProj);
1992   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1993     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
1994   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1995     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
1996   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1997     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
1998   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
1999     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2000   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2001     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uShadEnabled], theCView.RenderParams.IsShadowEnabled ? 1 : 0);
2002   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2003     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uReflEnabled], theCView.RenderParams.IsReflectionEnabled ? 1 : 0);
2004
2005   myGlContext->core20fwd->glEnableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2006   {
2007     myGlContext->core20fwd->glVertexAttribPointer (Graphic3d_TOA_POS, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
2008     myGlContext->core15fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2009   }
2010   myGlContext->core20fwd->glDisableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2011
2012   if (!theCView.RenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2013   {
2014     myGlContext->BindProgram (NULL);
2015
2016     myOpenGlFBO->ColorTexture()->Unbind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2017     myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Unbind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2018     mySceneMinPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2019     mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2020     mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2021     myObjectMinPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
2022     myObjectMaxPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
2023     myObjectNodeInfoTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
2024     myGeometryVertexTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2025     myGeometryNormalTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2026     myGeometryTriangTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2027     myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2028     myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2029     mySceneTransformTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2030
2031     myGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2032
2033     return Standard_True;
2034   }
2035
2036   myRaytraceFBO1->ColorTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2037
2038   myGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2039
2040   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2041     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginLB], theOrigins[0]);
2042   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2043     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginRB], theOrigins[1]);
2044   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2045     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginLT], theOrigins[2]);
2046   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2047     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOriginRT], theOrigins[3]);
2048   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2049     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectLB], theDirects[0]);
2050   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2051     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectRB], theDirects[1]);
2052   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2053     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectLT], theDirects[2]);
2054   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2055     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uDirectRT], theDirects[3]);
2056   myRaytraceProgram->SetUniform (myGlContext,
2057     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uInvModelProj], theInvModelProj);
2058   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2059     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2060   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2061     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2062   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2063     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2064   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2065     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2066   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2067     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uShadEnabled], theCView.RenderParams.IsShadowEnabled ? 1 : 0);
2068   myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2069     myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uReflEnabled], theCView.RenderParams.IsReflectionEnabled ? 1 : 0);
2070
2071   const Standard_ShortReal aMaxOffset = 0.559017f;
2072   const Standard_ShortReal aMinOffset = 0.186339f;
2073
2074   myGlContext->core20fwd->glEnableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2075   myGlContext->core20fwd->glVertexAttribPointer (Graphic3d_TOA_POS, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
2076
2077   // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique
2078   // rotated grid AA always uses 4 samples
2079   for (Standard_Integer anIt = 0; anIt < 4; ++anIt)
2080   {
2081     GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2082     GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2083
2084     if (anIt < 2)
2085     {
2086       aOffsetX *= anIt < 1 ? aMinOffset : -aMaxOffset;
2087       aOffsetY *= anIt < 1 ? aMaxOffset :  aMinOffset;
2088     }
2089     else
2090     {
2091       aOffsetX *= anIt > 2 ?  aMaxOffset : -aMinOffset;
2092       aOffsetY *= anIt > 2 ? -aMinOffset : -aMaxOffset;
2093     }
2094
2095     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2096       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 2);
2097     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2098       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2099     myPostFSAAProgram->SetUniform (myGlContext,
2100       myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2101
2102     Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2 ? myRaytraceFBO1 : myRaytraceFBO2;
2103
2104     if (anIt == 3) // disable FBO on last iteration
2105     {
2106       glEnable (GL_BLEND);
2107
2108       if (theFrameBuffer != NULL)
2109         theFrameBuffer->BindBuffer (myGlContext);
2110     }
2111     else
2112     {
2113       aFramebuffer->BindBuffer (myGlContext);
2114     }
2115
2116     myGlContext->core15fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2117
2118     if (anIt != 3) // set input for the next pass
2119     {
2120       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2121       aFramebuffer->UnbindBuffer (myGlContext);
2122     }
2123   }
2124
2125   myGlContext->core20fwd->glDisableVertexAttribArray (Graphic3d_TOA_POS);
2126
2127   myGlContext->BindProgram (NULL);
2128   myRaytraceFBO1->ColorTexture()->Unbind     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FSAAInputTexture);
2129   myOpenGlFBO->ColorTexture()->Unbind        (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlColorTexture);
2130   myOpenGlFBO->DepthStencilTexture()->Unbind (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_OpenGlDepthTexture);
2131   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2132   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2133   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture      (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2134   myObjectMinPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMinPointTexture);
2135   myObjectMaxPointTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectMaxPointTexture);
2136   myObjectNodeInfoTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_ObjectNodeInfoTexture);
2137   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2138   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2139   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2140   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2141   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture   (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2142   mySceneTransformTexture->UnbindTexture     (myGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2143
2144   myGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2145
2146   return Standard_True;
2147 }
2148
2149 // =======================================================================
2150 // function : Raytrace
2151 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2152 // =======================================================================
2153 Standard_Boolean OpenGl_Workspace::Raytrace (const Graphic3d_CView& theCView,
2154                                              const Standard_Integer theSizeX,
2155                                              const Standard_Integer theSizeY,
2156                                              const Standard_Boolean theToSwap,
2157                                              const Aspect_CLayer2d& theCOverLayer,
2158                                              const Aspect_CLayer2d& theCUnderLayer,
2159                                              OpenGl_FrameBuffer*    theFrameBuffer)
2160 {
2161   if (!InitRaytraceResources (theCView))
2162     return Standard_False;
2163
2164   if (!ResizeRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY))
2165     return Standard_False;
2166
2167   if (!UpdateRaytraceEnvironmentMap())
2168     return Standard_False;
2169
2170   // Get model-view and projection matrices
2171   TColStd_Array2OfReal theOrientation (0, 3, 0, 3);
2172   TColStd_Array2OfReal theViewMapping (0, 3, 0, 3);
2173
2174   myView->GetMatrices (theOrientation, theViewMapping);
2175
2176   NCollection_Mat4<GLdouble> aOrientationMatrix;
2177   NCollection_Mat4<GLdouble> aViewMappingMatrix;
2178
2179   for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
2180   {
2181     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
2182     {
2183       aOrientationMatrix [4 * j + i] = theOrientation (i, j);
2184       aViewMappingMatrix [4 * j + i] = theViewMapping (i, j);
2185     }
2186   }
2187
2188   NCollection_Mat4<GLdouble> aInvOrientationMatrix;
2189   aOrientationMatrix.Inverted (aInvOrientationMatrix);
2190
2191   if (!UpdateRaytraceLightSources (aInvOrientationMatrix))
2192     return Standard_False;
2193
2194   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2195   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2196   NCollection_Mat4<GLdouble> anInvModelProj;
2197
2198   UpdateCamera (aOrientationMatrix,
2199                 aViewMappingMatrix,
2200                 aOrigins,
2201                 aDirects,
2202                 anInvModelProj);
2203
2204   OpenGl_Matrix anInvModelProjMatrix;
2205   for (Standard_Integer j = 0; j < 4; ++j)
2206   {
2207     for (Standard_Integer i = 0; i < 4; ++i)
2208     {
2209       anInvModelProjMatrix.mat[j][i] = static_cast<GLfloat>(anInvModelProj.GetValue(i,j));
2210     }
2211   }
2212
2213   Standard_Boolean wasBlendingEnabled = glIsEnabled (GL_BLEND);
2214   Standard_Boolean wasDepthTestEnabled = glIsEnabled (GL_DEPTH_TEST);
2215
2216   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2217
2218   if (theFrameBuffer != NULL)
2219   {
2220     theFrameBuffer->BindBuffer (myGlContext);
2221   }
2222
2223   if (NamedStatus & OPENGL_NS_WHITEBACK)
2224   {
2225     glClearColor (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
2226   }
2227   else
2228   {
2229     glClearColor (myBgColor.rgb[0],
2230                   myBgColor.rgb[1],
2231                   myBgColor.rgb[2],
2232                   1.0f);
2233   }
2234
2235   glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
2236
2237   myView->DrawBackground (*this);
2238
2239   myView->RedrawLayer2d (myPrintContext, theCView, theCUnderLayer);
2240
2241 #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2242   // Generate ray-traced image
2243   glMatrixMode (GL_PROJECTION);
2244   glPushMatrix();
2245   glLoadIdentity();
2246
2247   glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
2248   glPushMatrix();
2249   glLoadIdentity();
2250 #endif
2251
2252   glEnable (GL_BLEND);
2253   glBlendFunc (GL_ONE, GL_SRC_ALPHA);
2254
2255   if (myIsRaytraceDataValid)
2256   {
2257     myRaytraceScreenQuad.Bind (myGlContext);
2258
2259     RunRaytraceShaders (theCView,
2260                         theSizeX,
2261                         theSizeY,
2262                         aOrigins,
2263                         aDirects,
2264                         anInvModelProjMatrix,
2265                         theFrameBuffer);
2266
2267     myRaytraceScreenQuad.Unbind (myGlContext);
2268   }
2269
2270   if (!wasBlendingEnabled)
2271     glDisable (GL_BLEND);
2272
2273   if (wasDepthTestEnabled)
2274     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2275
2276 #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2277   glMatrixMode (GL_PROJECTION);
2278   glPopMatrix();
2279   glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
2280   glPopMatrix();
2281 #endif
2282
2283   // Redraw trihedron
2284   myView->RedrawTrihedron (this);
2285
2286   // Redraw overlay
2287   const int aMode = 0;
2288   DisplayCallback (theCView, (aMode | OCC_PRE_OVERLAY));
2289   myView->RedrawLayer2d (myPrintContext, theCView, theCOverLayer);
2290   DisplayCallback (theCView, aMode);
2291
2292   // Swap the buffers
2293   if (theToSwap)
2294   {
2295     GetGlContext()->SwapBuffers();
2296     myBackBufferRestored = Standard_False;
2297   }
2298   else
2299   {
2300     glFlush();
2301   }
2302
2303   return Standard_True;
2304 }
2305
2306 IMPLEMENT_STANDARD_HANDLE(OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
2307 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(OpenGl_RaytraceFilter, OpenGl_RenderFilter)
2308
2309 // =======================================================================
2310 // function : CanRender
2311 // purpose  :
2312 // =======================================================================
2313 Standard_Boolean OpenGl_RaytraceFilter::CanRender (const OpenGl_Element* theElement)
2314 {
2315   Standard_Boolean aPrevFilterResult = Standard_True;
2316   if (!myPrevRenderFilter.IsNull())
2317   {
2318     aPrevFilterResult = myPrevRenderFilter->CanRender(theElement);
2319   }
2320   return aPrevFilterResult &&
2321          !OpenGl_Raytrace::IsRaytracedElement (theElement);
2322 }